PLC系統軟硬件簡介、日常維護及故障分析培訓目的PLC技術已廣泛應用于各控制領域，尤其是在機械自動化控制中，它具有其它控制器無可比擬的優點，可靠性高、抗干擾能力強，在惡劣的生產環境里，仍然可以十分正常地工作。作為PLC本身，它的故障發生率非常低，但對以PLC為核心的PLC控制系統而言，組成系統的其他外部元器件（如傳感器和執行器）、外部輸入信號和軟件本身，都很可能發生故障，從而使整個系統發生故障，有時還會燒壞PLC，使整個系統癱瘓，造成極大的經濟損失。所以技術人員必須熟悉PLC技術,并能夠熟練地診斷和排除PLC在運行中的故障。內容1、軟硬件介紹2、日常維護和故障處理3、人機界面編程軟件介紹一、PLC基礎主要內容：1、首先熟悉PLC硬件（主要以S7-300為例）2、簡單程序認知3、簡單介紹如何判斷及解決問題PLC的簡單介紹

可編程控制器即PLC(ProgrammableLogicController)從廣義講也是一種計算機控制系統,只不過它具有比計算機更強的與工業過程相連的接口,具有適用于控制要求的編程語言。所以，可編程控制器與一般的計算機控制系統一樣，也具有中央處理器、內存、I/O接口等部分。目前常用PLC西門子、歐姆龍、三菱，近年S7-300居多下面以S7-300為例如圖S7-200S7-300鑰匙開關手動設定CPU的操作模式先參看圖S7-400-MRES=內存清除（全清內存復位。）-STOP=停機模式：即使CPU置為在線狀態，不執行用戶程序。-RUN=運行模式：執行用戶程序。但只能讀程序，不允許修改。狀態顯示-SF=系統錯誤、內部CPU錯誤或可診斷模板錯誤。-BATE=電池故障、電壓故障或電池不存在。-DC5V=＋5V電源：DC電壓指示-FRCE=強置：指示至少有一個輸入/輸出被強置-RUN=運行模式：當CPU啟動時閃爍，在運行模式下保持常亮。-STOP=停機模式：當需要內存清除時閃爍，在停機模式下常亮。存儲器模塊在此處可以使用以個內存模塊（存儲卡），它用來當電源故障或沒有電池時保存用戶程序。電池在蓋板下面有一理電池座。電池用于當CPU沒有供電時保存內容。MPI連接

在蓋板下面有一9針多點接口連接器，它是編程的接口。

I/O模塊

PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

電源模塊

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源（我們一般外加穩壓電源）。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。

板或機架

大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。

以上是PLC面板介紹

編程語言簡介:可編程控制器的編程語言用圖形方式表達運算功能，指令由不同的符號圖形組成，易于理解，易于記憶。邏輯運算部分，多數廠家沿用過去邏輯控制中的梯形圖，象征性很強。較復雜的算術運算，計時計數，以至閉環控制中的PID調節器，一般用方框圖表示，注上不同的符號，留有輸入輸出參數口；象征性不如邏輯運算部分。梯形圖如下（參看程序）

簡單程序認知首先簡單介紹一下I/O地址S7-300的機架上的插槽號有助于確定系統的地址規劃，模塊的第一個地址是由它在機架上的位置決定的。插槽1：電源。作為缺省，這是第一個插槽。對電源不分配地址。插槽2：CPU。它必須緊靠電源同樣也不分配地址。插槽3：接口模塊（IM），用于連接擴展機架，也不分配地址。插槽4-11：信號模塊。插槽4是I/O模塊的第一個槽地址規劃見下面：數字量組態：每個數字量模塊的地址寄存器自動按4個字節分配，不管實際的I/O點數是否與之相同。S7-300系統的實際I/O與CPU內的外設存儲區（PI和PO）相對應。可以用位、字節、字或雙字的形式訪問過程映像輸入/輸出區。如下圖I/O地址組態-數字量S7-300/400對數字量沒有指定的寄存器，如PIIPIQ它們在每個掃描周期自動更新。相反的在用戶程序中，通過訪問模擬量地址可以更新資料。模擬量的輸入標識為PIW，輸出量標識為PQW.起始地址是256，如下圖：I/O地址組態-模擬量

以梯形圖為例講常用的觸點符號：

在LAD（梯形圖）程序中，通常使用類似繼電器控制電路中的觸點符號及線圈符號來表示PLC的位元件，被掃描的操作數（用絕對地址或符號地址表示）則標注在觸點符號的上

方，如圖所示。1.常開觸點

對于常開觸點（動合觸點），則對“1”掃描相應操作數。在PLC中規定：若操作數是“1”則常開觸點“動作”，即認為是“閉合”的；若操作數是“0”，則常開觸點“復位”，即觸點仍處于打開的狀態。常開觸點所使用的操作數是：I、Q、M、L、D、T、C。2.常閉觸點

常閉觸點（動斷觸點）則對“0”掃描相應操作數。在PLC中規定：若操作數是“1”則常閉觸點“動作”，即觸點“斷開”；若操作數是“0”，則常閉觸點“復位”，即觸點仍保持閉合。常閉觸點所使用的操作數是：I、Q、M、L、D、T、C。3.輸出線圈（賦值指令）

輸出線圈與繼電器控制電路中的線圈一樣，如果有電流（信號流）流過線圈（RLO=“1”），則被驅動的操作數置“1”；如果沒有電流流過線圈（RLO=“0”），則被驅動的操作數復位（置“0”）。輸出線圈只能出現在梯形圖邏輯串的最右邊。輸出線圈等同于STL程序中的賦值指令（用等于號“=”表示），所使用的操作數可以是：Q、M、L（本地數據寄存器）、D（2DW或4B雙字節）。

如何建立一新項目及編程首先介紹如何建立新項目軟硬件組態介紹如何建立功能塊組織塊OB1塊構成了S7CPU和用戶程序的接口。可以全部把程序存在OB1中，讓它連續不斷地循環處理。也可以存入不同的塊中，用OB1在需要時調用這些程序塊，除OB1外。操作系統根據不同的事件調用不同的OB塊，例如時間-日期中斷診斷中斷功能塊（FB）功能塊是在邏輯操作塊內的功能或功能組，它一般需要背景數據塊功能（FC）功能類似于功能塊的邏輯操作塊,它不需要數據背景塊數據塊（DB）數據塊是，一個永久分配的區域，其中保存其他功能的數據或信息，數據塊是可讀寫。系統功能（SFC）存儲在CPU的操作系統中；用戶可以調用此功能塊（不需要存儲器）系統功能塊（SFB）存儲在CPU的操作系統中；用戶可以調用此功能塊（需要存儲器）系統數據塊（SDB）用于組態數據和參數的數據塊雙擊

建立組織塊功能塊數據塊，在上面界面右擊如下圖：如何打開一個項目：雙擊桌面圖標：

如下圖：再點擊下圖內文件夾圖標或點擊“文件” →→“打開”

如何打開一個項目：如何打開一個項目

如何打開一個項目簡單指令介紹：

1.邏輯“與”指令2.邏輯“或”指令3.邏輯“異或”指令4.置位和復位指令

置位（S）和復位（R）指令根據RLO的值來決定操作數的信號狀態是否改變，對于置位指令，一旦RLO為“1”，則操作數的狀態置“1”，即使RLO又變為“0”，輸出仍保持為“1”；若RLO為“0”，則操作數的信號狀態保持不變。對于復位操作，一旦RLO為“1”，則操作數的狀態置“0”，即使RLO又變為“0”，輸出仍保持為“0”；若RLO為“0”，則操作數的信號狀態保持不變。這一特性又被稱為靜態的置位和復位，相應地，賦值指令被稱為動態賦值。例子：簡單程序介紹下面是LAD梯形圖FBD功能塊PLC系統日常維護日常維護前注意事項：1、安全第一：拆卸設備之前先斷電，注意安全。2、清潔電柜的時候注意不要把灰弄到處都是3、動過的所有地方做好標記，注意觀察，比如有些地方重新接線，線鼻子重新壓過，需要在設備重新投產后注意觀察這些地方是否有問題。PLC系統日常維護數據備份：1、軟件部分注意備份，每當有改動的部分及時保存及時備份。2、對于有些沒法通訊的控制器，比如軟啟動器，需要手動記錄內容的參數，以備不測。對于有些程序改動部分最后手動也做好記錄。PLC系統日常維護系統斷電（檢修情況下）1、數據備份完成后，執行倒閘操作，斷電時先斷開下面的各個保護開關。2、再斷開總開關（上電時先上控制柜總開關，再一次打開下面的各個保護開關）3、安全鎖，現場斷電后最好安全鎖定，防止有人意外送電，避免觸電和系統損壞。PLC系統檢修時的維護外觀及環境檢查1、有無灰塵2、穩壓電源或24VDC出線電壓測量，是否在正常的電壓范圍3、停電后系統絕緣測試PLC系統檢修時的維護控制柜清掃1、設備斷電，把PLC，變頻器等散熱孔的電子元器件遮擋好，最好把PLC模塊拆下。2、只能使用吸塵器，不能使用壓縮空氣吹，因為壓縮空氣會把灰塵吹到設備內部，并且壓縮空氣經常含水，進入設備內部容易短路。3、吸塵完畢后要檢查一下接線端子是否有松動。PLC系統檢修時的維護PLC系統檢修時的維護設備接地檢查1、Profibus接地測量：注意屏蔽層是否老化，屏蔽層老化帶來皆接地不好，容易造成Profibus站點丟失，（人們容易忽視此處，如果接地不好也容易造成雷擊）2、模擬量信號接地檢查同上。3、檢查接地線有無銹蝕。PLC系統檢修時的維護PLC系統檢修時的維護繼電器檢查1、如果在生產過程中出現電磁閥不吸合或不斷開的情況，則按照下面的步驟檢查。A對應的電磁閥的繼電器LED燈是不是亮，亮起表示電磁閥帶電，不亮表示不帶電；B如果應亮而沒起說明繼電器有問題進一步用萬用表測量線圈是否開路。C如果觸點有問題可以更換另一觸點PLC系統檢修時的維護PLC系統檢修時的維護更換過濾網和風扇檢查1、根據現場情況，半年或一年更換一次過濾網。否則影響設備的散熱。2、檢查風扇運行情況及通風口是否暢通，保障設備運行正常。PLC系統檢修時的維護其他對于連接的電氣元件例如接觸器、變頻器、銅排都要進行檢查。PLC系統檢修時的維護軟件維護1、設備硬件記錄與整理2、有時設備出現問題不一定會造成停機，但在PLC的診斷緩沖區里面都有記錄，因此定期查看該記錄對于設備的維護意義重大，這也叫防護性維修。3、及時了解出現問題的站點，查找原因，及時準備。PLC系統檢修時的維護例如某個站點丟了；一會兒又回來了，這種比較危險，需要檢查PLC系統檢修時的維護此種報警比較危險的原因是：有可能通訊受到干擾或者DP總線接頭氧化甚至屏蔽層氧化造成接地不好，所以做好相應處理。簡單介紹如何判斷及解決問題PLC控制系統的故障分布:控制系統故障的早期診斷對于生產有著重要的意義，為了縮短早期故障期，進一步延長隨機故障期，推遲耗損故障期的到來，我們一般會采用的方法，在系統設計伊始就采取一定的措施，在耗損故障期到來之前，首先更換進入耗損期故障的元器件。當然，為了更好的找到故障的位置，做好上述工作，首先對于故障分布的部位進行相當的熟悉。故障的分布一般如下：簡單介紹如何判斷及解決問題（一）外部故障（二）系統故障（三）硬件故障（四）軟件故障進一步探討：（注意接線有無問題）（1）PLC控制系統故障的宏觀診斷故障的宏觀診斷就是根據經驗，參照發生故障的環境和現象來確定故障的部位和原因。PLC控制系統的故障宏觀診斷方法如下：1、是否為使用不當引起的故障，如屬于這類故障，則根據使用情況可初步判斷出故障類型、發生部位。常見的使用不當包括供電電源故障、端子接線故障、模板安裝故障、現場操作故障等。

2、如果不是使用故障，則可能是偶然性故障或系統運行時間較長所引發的故障。對于這類故障可按PLC的故障分布，依次檢查、判斷故障。首先檢查與實際過程相連的傳感器、檢測開關、執行機構和負載是否有故障；然后檢查PLC的I/O模板是否有故障；最后檢查PLC的CPU是否有故障。

3、采取上述步驟還檢查不出故障部位和原因，則可能是系統設計錯誤，此時要重新檢查系統設計，包括硬件設計和軟件設計。S7-300/400內部集成的識別和記錄功能。記錄錯誤信息的區稱為診斷緩沖區，這個區的大小有賴于CPU型號（例如PCU314=100個信息）。在每個循環掃描周期，CPU執行診斷功能。在s7-300中，提供有助于CPU相應錯誤的組織塊，通過用戶程序，可以編輯這些組織塊，來告訴CPU當出現錯誤時應如何處理。如果相應的OB沒有編程，CPU轉到STOP狀態。常用的一些錯誤組織塊：OB80循環時間超時

OB81電源故障OB82診斷故障OB87通訊錯誤OB121編程錯誤，例當讀/寫DB時超限OB122直接訪問模板時出現錯誤（2）PLC控制系統故障的微觀診斷電源故障：PLC最容易發生故障的地方一般在電源系統和系統總線。電源在連續工作中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。PLC的電源輸入前端應加隔離變壓器，某些場合，可同時采用加隔離變壓器和低通濾波器的方法，抑制來自電網的干擾與沖擊。變壓器二次連接線應采用雙絞線，同時加裝降溫措施，并定期除塵。系統總線的損壞主要出現在模塊式PLC上。模塊式PLC多為插件結構，經常插拔模塊會造成局部印刷板或底板、接插件接口等處的總線損壞。在環境溫度、濕度的影響下，總線印刷線路的老化、接觸點的氧化等都是系統總線損壞的原因。所以在系統設計和處理系統故障時，要考慮到空氣、塵埃、腐蝕等因素對設備的破壞。外界環境干擾也是造成PLC系統故障的重要原因，因此電源、傳感器、儀表等布線應盡量與動力電纜分開敷設，特別要遠離高干擾的變頻器輸出電纜，并將PLC規范接地。如果硬件上不能抑制干擾，也可以借助軟件編程，如利用PLC軟元件里的定時器、計數器、輔助繼電器等。CPU故障處理：CPU故障的主要表現是CPU單元停機或者是RUN_LED燈不亮。這種現象的產生是由以下幾個原因造成的：一是噪聲干擾，電源異常無法正常工作。二是CPU控制程序出現錯誤或者是丟失。三是CPU內部總線上的電元器件產生故障或者是總線線路產生故障。四是微處理故障。針對CPU故障的處理，首先要根據PLC控制的實際情況來分析故障原因。如果是噪聲干擾造成的故障，則需要重啟CPU或者是重新上電。如果控制程序出現了錯誤，就是要及時修改或者是重新裝載程序。當內部總線出現問題，處理的措施一般都是要更換故障單元或者是要重新布置線路。微處理故障是核心故障，出現這種故障就要更換CPU了。開關量的設備：開關量無外乎兩種一種是輸入量一種是輸出量，我們如何判斷問題解決問題呢？大家都知道輸入量對應一般是回訊等輸入設備而輸出量對應一般是電磁閥或電機等輸出設備輸入量：首先根據圖紙標明的輸入點如I0.2，正常I0.2是亮的現在不亮，哪方面的問題呢？首先查看此點是否正常，先給它外加一DC24V信號如果此點亮了說明PLC上的這一點沒問題，那下一步檢查線路和回訊開關或接近開關是否有問題，供電電源是否正常，對射或反射開關是否對正。當這些問題解決了程序基本就可以往下運行了。輸出量：當電機不轉或電磁閥不動作時，首先參看圖紙或有的菲子號上標明PLC地址，直接查找出如Q0.8此點是否亮，如果燈亮說明輸出有，然后查找是線路問題還是繼電器或電磁閥有問題。如果Q0.8不亮，則有可能是程序條件不滿足或者此點有問題；我們可以人為給它滿足條件，亮了說明條件不滿足查找原因滿足其條件，仍然不亮說明PLC上的硬件點有問題。在我們維護中可能還能遇到其他故障現象，只要大家認真查找問題會解決的。對于模擬量無論輸入還是輸出它的解決和我們平常維護一樣，前面我們也曾提到了地址，參看圖紙查找相應點，只要你知道它所對應的點了直接用萬用表測量即可。下面再介紹一下曾經遇到案例：

1、一循環水場PLC系統癱瘓

它是一套由德國西門子S7-300型P